(57)【要約】      （修正有）【課題】  エンストを確実に回避することのできる制御機能を備えた管理機を提供することを課題とする。【解決手段】  指令値変換部６１に第１速度指令値Ｃ１及び速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を読込み、（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）×Ｃ１＝Ｃ２の演算により、第２速度指令値Ｃ２を出力する。左の流体変速機２２Ｌの出力軸４７Ｌの回転速度を走行速度検出手段５２Ｌで検出する。左変速機制御部６２Ｌは走行速度検出手段５２Ｌで検出した実回転速度と第２速度指令値Ｃ２とを比較して、実回転速度が第２速度指令値Ｃ２に近似するようにモータドライバー６３Ｌを介して制御用モータ４８Ｌを駆動する。右変速機制御部６２Ｒも同様である。これにより第２次速度指令値はエンジンへの負荷が大きいほど小さくなる。この結果、エンストを回避することができる。さらに、作業者が減速操作をする必要はなく、自動的にエンジン負荷に応じて走行速度を制御する。【選択図】図３
2007008291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体に作業部と走行部とエンジンを備え、このエンジンは１つの目標回転速度で運転することを基本とし、このようなエンジンで作業部を直接的に駆動し、走行部はエンジンで流体変速機を駆動し、この流体変速機で駆動する形式の自走式管理機において、
この自走式管理機は、前記エンジンの出力軸の回転速度を測定するエンジン速度検出手段と、前記走行部の速度を測定する走行速度検出手段と、前記エンジン速度検出手段で測定した実回転速度を分子とし前記目標回転速度を分母とした速度比を演算する速度比演算部と、機体の走行速度を調節するときに作業者が操作する走行速度レバーと、この走行速度レバーで発生した第１次速度指令値に前記速度比を乗じて第２次速度指令値とする指令値変換部と、この指令値変換部で発生した第２次速度指令値に前記走行速度検出手段で検出した走行部の速度が合致するように前記流体変速機をフィードバック制御する変速機制御部とを備えることを特徴とする自走式管理機。
【請求項２】
機体に作業部と走行部とエンジンと発電機を備え、このエンジンは１つの目標回転速度で運転することを基本とし、このようなエンジンで作業部を直接的に駆動し、走行部はエンジンで前記発電機を駆動し、この発電機で得た電気で電動モータを駆動し、この電動モータで駆動する形式の自走式管理機において、
この自走式管理機は、前記エンジンの出力軸の回転速度を測定するエンジン速度検出手段と、前記走行部の速度を測定する走行速度検出手段と、前記エンジン速度検出手段で測定した実回転速度を分子とし前記目標回転速度を分母とした速度比を演算する速度比演算部と、機体の走行速度を調節するときに作業者が操作する走行速度レバーと、この走行速度レバーで発生した第１次速度指令値に前記速度比を乗じて第２次速度指令値とする指令値変換部と、この指令値変換部で発生した第２次速度指令値に前記走行速度検出手段で検出した走行部の速度が合致するように前記電動モータをフィードバック制御する変速機制御部とを備えることを特徴とする自走式管理機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は走行部で機体及び作業部を移動させながら作業部で耕耘、草取りなどの農作業を行う自走式管理機に関する。
【背景技術】
【０００２】
自走式管理機は、走行部及び作業部をエンジンで駆動することで自走しながら農作業を行う農業機械である。自走式管理機には、小型化、軽量化、低コスト化を目的に、１個のエンジンで走行部と作業部とを駆動するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２６２１０３公報（図３）
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図６は従来の技術の基本構成を説明する図であり、管理機１００では、エンジンの出力軸１０１で中間軸１０２を回し、この中間軸１０２で作業部入力軸１０３、１０４を回し、これらの作業部入力軸１０３、１０４で作業部軸１０５を回し、この作業部軸１０５に設けた耕耘爪１０６を旋回させることで、耕耘を行う。
また、エンジンの出力軸１０１で中間軸１０２を回し、この中間軸１０２で流体変速機１１０の入力軸１１１を回し、流体変速機１１０で変速し、流体変速機１１０の出力軸１１２でデフ１１３を回し、このデフ１１３で左右の駆動輪１１４、１１５を回すことで走行を行う。
【０００４】
すなわち、特許文献１の管理機１００は１本のエンジンの出力軸１０１で、作業部１１６と走行部１１７とを駆動する。そして、作業部１１６はエンジンで直接的に駆動し、走行部１１７はエンジンで流体変速機１１０を駆動し、この流体変速機１１０で変速し、駆動輪１１４、１１５を回すことを特徴とする。
【０００５】
流体変速機１１０を採用したので、エンジンは１つの目標回転速度で運転しながら、流体変速機１１０の変速作用で任意の走行速度が得られる。
特許文献１には明記されていないが、作業者が指定した走行速度になるように、流体変速機１１０をフィードバック制御することが一般に行われる。
すなわち、乗用管理機にあっては走行速度が安定することで時間当たりの作業量を確保することができ、また、作業者が機体と共に連れ歩く歩行型管理機にあっては走行速度が安定することで、作業者の歩速が一定になり、作業者の疲労を軽減することができる。
【０００６】
しかし、流体変速機１１０をフィードバック制御することで、次のような問題が発生することが分かった。
耕耘爪が周囲より硬い土に噛み込むなどの理由で、作業部の負荷が急増すると、この負荷増加がエンジンに影響して、エンジンの回転速度が低下する。エンジンの回転速度が低下すると、走行速度が低下する。この走行速度の低下は流体変速機の出力軸でも検出できる。
【０００７】
フィードバック制御が働き、流体変速機の出力軸の回転速度が指定速度になるように、流体変速機内の変速比を自動的に変更する。走行速度を元に戻そうとするが、エンジンへの負荷がさらに増加し、エンジンの回転速度がさらに低下する。この悪循環はエンジンの停止、いわゆるエンストを引き起こす。
そこで、熟練した作業者は、エンジン音の変化やハンドルでの抵抗感の変化を感知して、走行速度レバーを減速側に操作してエンストを回避する。
【０００８】
このように１個のエンジンで走行部と作業部とを駆動する従来の管理機ではエンストの発生頻度が多く、エンストを回避するには熟練を要する。しかし、熟練していない作業者でも容易にエンストを回避することができる管理機が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はエンストを確実に回避することのできる制御機能を備えた管理機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、機体に作業部と走行部とエンジンを備え、このエンジンは１つの目標回転速度で運転することを基本とし、このようなエンジンで作業部を直接的に駆動し、走行部はエンジンで流体変速機を駆動し、この流体変速機で駆動する形式の自走式管理機において、この自走式管理機は、前記エンジンの出力軸の回転速度を測定するエンジン速度検出手段と、前記走行部の速度を測定する走行速度検出手段と、前記エンジン速度検出手段で測定した実回転速度を分子とし前記目標回転速度を分母とした速度比を演算する速度比演算部と、機体の走行速度を調節するときに作業者が操作する走行速度レバーと、この走行速度レバーで発生した第１次速度指令値に前記速度比を乗じて第２次速度指令値とする指令値変換部と、この指令値変換部で発生した第２次速度指令値に前記走行速度検出手段で検出した走行部の速度が合致するように前記流体変速機をフィードバック制御する変速機制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、機体に作業部と走行部とエンジンと発電機を備え、このエンジンは１つの目標回転速度で運転することを基本とし、このようなエンジンで作業部を直接的に駆動し、走行部はエンジンで前記発電機を駆動し、この発電機で得た電気で電動モータを駆動し、この電動モータで駆動する形式の自走式管理機において、この自走式管理機は、前記エンジンの出力軸の回転速度を測定するエンジン速度検出手段と、前記走行部の速度を測定する走行速度検出手段と、前記エンジン速度検出手段で測定した実回転速度を分子とし前記目標回転速度を分母とした速度比を演算する速度比演算部と、機体の走行速度を調節するときに作業者が操作する走行速度レバーと、この走行速度レバーで発生した第１次速度指令値に前記速度比を乗じて第２次速度指令値とする指令値変換部と、この指令値変換部で発生した第２次速度指令値に前記走行速度検出手段で検出した走行部の速度が合致するように前記電動モータをフィードバック制御する変速機制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、作業者の指令に基づく第１次速度指令値に１．０未満の速度比を乗じて得た第２次速度指令値で走行速度を制御する。第２次速度指令値はエンジンへの負荷が大きいほど小さくなる。すなわち、負荷が大きいほど走行速度を低下させる制御を行う。この結果、エンストを回避することができる。さらに、作業者が人為的に減速操作をする必要はなく、自動的にエンジン負荷に応じて走行速度を制御する。そのため、走行速度操作に関する作業者の負担を軽減させることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明では、作業者の指令に基づく第１次速度指令値に１．０未満の速度比を乗じて得た第２次速度指令値で走行速度を制御する。第２次速度指令値はエンジンへの負荷が大きいほど小さくなる。すなわち、負荷が大きいほど走行速度を低下させる制御を行う。この結果、エンストを回避することができる。さらに、作業者が人為的に減速操作をする必要はなく、自動的にエンジン負荷に応じて走行速度を制御する。そのため、走行速度操作に関する作業者の負担を軽減させることができる。
【００１４】
加えて、請求項２では、走行部を電動モータで駆動する。仮にエンジンと走行部とを機械的に連結すると駆動系が複雑になるが、本発明では走行部を電動モータで駆動するようにしたので、機械的駆動系は不要となり、電気的動力線及び信号線を布設するだけですませることができ、自走式管理機の構造を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。以下の説明において、前後左右上下は、乗員シートに座った乗員を基準に決める。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る自走式管理機の側面図であり、自走式管理機１０は、鋼製フレーム及び鋼板により構成した機体１１の前部に、左右操舵可能に前輪フレーム１２を備え、この前輪フレーム１２の下方に前輪１３を備え、前輪フレーム１２の略中心に前輪１３を駆動する前輪モータ１４を備え、前輪フレーム１２の後方に種蒔き、中耕、除草など各種の作業を行う作業部１５を昇降機構１６を介して昇降可能に備え、この作業部１５の後方に乗員が座る運転席１７を備え、この運転席１７の下方に駆動輪となる後輪１８Ｌ、１８Ｒ（左側の後輪１８Ｌのみ示す。）を備え、後輪１８Ｌ、１８Ｒ（左側の後輪１８Ｌのみ示す。）の上方にエンジン２１及び流体変速機２２Ｌ、２２Ｒ（左側の流体変速機２２Ｌのみ示す。）を備える前１輪・後２輪の農業機械である。
【００１６】
２３は前輪１３の操舵用ハンドル、２４、２４はハンドル２３と前輪フレーム１２の間に介在させる操舵ロッド、２５は前輪１３の操舵軸、２６は消音器、２７は昇降用シリンダである。
【００１７】
機体１１の下部に作業部軸３１を前後に配置し、この作業部軸３１の前部に中継軸３２を連結し、この中継軸３２に作業部１５の入力軸３３を取付ける。エンジン２１の後部出力軸３４と作業部軸３１の間の動力伝達は、各軸３４、３１に取付けた一対のプーリ３５、３６と、これらのプーリ３５、３６に巻き掛けたベルト３７とにより行うものである。  中継軸３２の前後には自在継手３８、３９を備える。
後輪１８Ｌ、１８Ｒ（左側の後輪１８Ｌのみ示す。）の駆動系については次図で説明する。
【００１８】
図２は本発明に係る自走式管理機の駆動系統の原理図であり、エンジン２１の出力は、後輪１８Ｌ、１８Ｒの駆動力と、作業部１５を駆動する駆動力と、発電機４１への入力の総和となる。但し、エンジン２１の前部出力軸４２に設けた電磁クラッチ４３及び後部出力軸３４に設けた電磁クラッチ４４を断状態にすれば、エンジン２１の力は、全てが発電機４１の駆動に回すことができる。発電機４１の発電は、全てバッテリ４５に蓄える。
【００１９】
流体変速機２２Ｌ、２２Ｒは、ＨＳＴ（ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と通常呼ばれ、可変容量形の斜板式油圧ポンプと油圧モータとを内蔵し、入力軸４６Ｌ、４６Ｒで油圧ポンプを駆動して油圧を発生させ、この油圧をもつオイルを油圧モータに供給して油圧モータを回転させ、流体変速機２２Ｌ、２２Ｒの出力軸４７Ｌ、４７Ｒに出力するものであり、外部から斜板の傾斜角を変更することで、入力軸４６Ｌ、４６Ｒを一定速度で回転させつつ、出力軸４７Ｌ、４７Ｒを増速、減速、正転、停止、及び逆転することができる。
本実施例において、斜板の制御は制御用モータ４８Ｌ、４８Ｒにより間接的に行うようにした。
【００２０】
そして、エンジン２１の前部出力軸４２にプーリ及びベルトを介してエンジン速度検出手段５１を連結する。このエンジン速度検出手段５１はオルタネータと呼ばれる交流発電機が好適である。発生交流周波数から速度を求めることができる。
【００２１】
さらに、左の流体変速機２２Ｌの出力軸４７Ｌに走行速度検出手段５２Ｌを連結し、右の流体変速機２２Ｒの出力軸４７Ｒに走行速度検出手段５２Ｒを連結する。走行速度検出手段５２Ｌは左の後輪１８Ｌの走行速度を直接若しくは換算により検出することができる回転センサであれば種類、形式及び配置位置は任意である。
そのため、走行速度検出手段５２Ｌは、出力軸４７から後輪１８Ｌまでの間に何処に設けてもよい。この実施例では便利のために走行速度検出手段５２Ｌは出力軸４７に設けた。右の走行速度検出手段５２Ｒも同様である。
【００２２】
図３は本発明に係る制御部の構成図であり、先ず、設定手段５４により、エンジン２１の目標回転速度Ｖｓｅｔを設定する。この目標回転速度Ｖｓｅｔはエンジン２１の定格回転数を参考に予め決定する一定の値である。また、エンジン２１の出力軸の回転速度をエンジン速度検出手段５１で検出し、変換器５５で実回転速度Ｖａｃｔに変換する。そして、速度比演算部５６に目標回転速度Ｖｓｅｔ及び実回転速度Ｖａｃｔを読込み、速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を演算する。この速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）は原則として１．０未満の値となる。
【００２３】
一方、作業者が操作する走行速度レバー５７の操作量（角度や距離）をセンサ５８で検出し、このセンサ５８の情報を変化器５９で、速度情報に変換する。この速度情報を第１次速度指令値Ｃ１と呼ぶ。そして、指令値変換部６１に第１速度指令値Ｃ１及び速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を読込み、（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）×Ｃ１＝Ｃ２の演算により、第２速度指令値Ｃ２を出力する。
【００２４】
また、左の流体変速機２２Ｌの出力軸４７Ｌの回転速度を走行速度検出手段５２Ｌで検出する。左変速機制御部６２Ｌは走行速度検出手段５２Ｌで検出した実回転速度と第２速度指令値Ｃ２とを比較して、実回転速度が第２速度指令値Ｃ２に近似するようにモータドライバー６３Ｌを介して制御用モータ４８Ｌを駆動する。右変速機制御部６２Ｒも同様である。
【００２５】
仮に、第１次速度指令値Ｃ１は１００であって、エンジン２１に作用する負荷が急増して、速度比が０．９５になったとする。すると、第２次速度指令値Ｃ２は９５になり、走行速度は９５になる。
すなわち、走行速度レバー５７の指示は１００であっても、エンジン負荷が急増したときには自動的に走行速度を９５に落として、エンジン負荷を軽減する。この結果、エンストを解消することができる。また、エンスト回避のための操作を人為的に行う必要がないので、作業者に求められる操作が容易になる。
【００２６】
以上の構成をまとめると、次の通りになる。なお、符号は図１〜図３を参照する。
機体１１に作業部１５と走行部（後輪１８Ｌ、１８Ｒ）とエンジン２１を備え、このエンジン２１は１つの目標回転速度Ｖｓｅｔで運転することを基本とし、このようなエンジン２１で作業部１５を直接的に駆動し、走行部（後輪１８Ｌ、１８Ｒ）はエンジン２１で流体変速機２２Ｌ、２２Ｒを駆動し、この流体変速機２２Ｌ、２２Ｒで駆動する形式の自走式管理機１０において、
この自走式管理機１０は、エンジン２１の出力軸の回転速度を測定するエンジン速度検出手段５１と、走行部１５の速度を測定する走行速度検出手段５２Ｌ、５２Ｒと、エンジン速度検出手段５１で測定した実回転速度Ｖａｃｔを分子とし目標回転速度Ｖｓｅｔを分母とした速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を演算する速度比演算部５６と、機体１１の走行速度を調節するときに作業者が操作する走行速度レバー５７と、この走行速度レバー５７で発生した第１次速度指令値Ｃ１に速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を乗じて第２次速度指令値Ｃ２とする指令値変換部６１と、この指令値変換部６１で発生した第２次速度指令値Ｃ２に走行速度検出手段５２Ｌ、５２Ｒで検出した走行部（後輪１８Ｌ、１８Ｒ）の速度が合致するように流体変速機２２Ｌ、２２Ｒをフィードバック制御する変速機制御部６２Ｌ、６２Ｒとを備えることを特徴とする。
【００２７】
なお、実施例では左右の後輪１８Ｌ、１８Ｒに各々流体変速機２２Ｌ、２２Ｒを設け、これらの流体変速機２２Ｌ、２２Ｒに各々変速機制御部６２Ｌ、６３Ｒを設けたが、左右の後輪１８Ｌ、１８Ｒを１個のデフで繋ぎ、このデフを１個の流体変速機で駆動し、この流体変速機に１個の変速機制御部を設けることで、流体変速機並びに変速機制御部の数を半減させてもよい。
【００２８】
次に別実施例を説明する。
この別実施例では、図２、図３において流体変速機２２Ｌ、２２Ｒを電動モータに置き換えたことを特徴とする。
図４は図２の別実施例図であり、図２と共通部分は符号を流用して説明を省略し、変更部分のみ説明する。すなわち、左の後輪１８Ｌを電動モータ６５Ｌで駆動するようにし、この電動モータ６５Ｌの出力軸６６Ｌに走行速度検出手段５２Ｌを連結し、右の後輪１８Ｒを電動モータ６５Ｒで駆動するようにし、この電動モータ６５Ｒの出力軸６６Ｒに走行速度検出手段５２Ｒを連結した。
【００２９】
電動モータ６５Ｌ、６５Ｒをバッテリ４５で駆動するので、エンジン２１の前部出力軸を省くことができ、エンジン２１から後輪１８Ｌ、１８Ｒまでの駆動系の大部分を省くことができ、構造の簡単化を図ることができる。
【００３０】
図５は図３の別実施例図であり、図３と共通部分は符号を流用して説明を省略し、変更部分のみ説明する。
左の電動モータ６５Ｌの出力軸６６Ｌの回転速度を走行速度検出手段５２Ｌで検出する。左変速機制御部６２Ｌは走行速度検出手段５２Ｌで検出した実回転速度と第２速度指令値Ｃ２とを比較して、実回転速度が第２速度指令値Ｃ２に近似するようにモータドライバー６７Ｌを介して電動モータ６５Ｌを制御する。右変速機制御部６２Ｒも同様である。
【００３１】
以上の構成をまとめると、次の通りになる。なお、符号は図１、図４〜図５を参照する。
機体１１に作業部１５と走行部（後輪１８Ｌ、１８Ｒ）とエンジン２１を備え、このエンジン２１は１つの目標回転速度Ｖｓｅｔで運転することを基本とし、このようなエンジン２１で作業部１５を直接的に駆動し、走行部（後輪１８Ｌ、１８Ｒ）はエンジン２１で発電機４５を駆動し、この発電機４５で得た電気で電動モータ６５Ｌ、６５Ｒを駆動し、この電動モータ６５Ｌ、６５Ｒで駆動する形式の自走式管理機１０において、
この自走式管理機１０は、エンジン２１の出力軸の回転速度を測定するエンジン速度検出手段５１と、走行部１５の速度を測定する走行速度検出手段５２Ｌ、５２Ｒと、エンジン速度検出手段５１で測定した実回転速度Ｖａｃｔを分子とし目標回転速度Ｖｓｅｔを分母とした速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を演算する速度比演算部５６と、機体１１の走行速度を調節するときに作業者が操作する走行速度レバー５７と、この走行速度レバー５７で発生した第１次速度指令値Ｃ１に速度比（Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ）を乗じて第２次速度指令値Ｃ２とする指令値変換部６１と、この指令値変換部６１で発生した第２次速度指令値Ｃ２に走行速度検出手段５２Ｌ、５２Ｒで検出した走行部（後輪１８Ｌ、１８Ｒ）の速度が合致するように電動モータ６５Ｌ、６５Ｒをフィードバック制御する変速機制御部６２Ｌ、６２Ｒとを備えることを特徴とする。
【００３２】
尚、本発明の自走式管理機は、乗用管理機と歩行型管理機の何れであってもよい。走行部はクローラであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、機体に作業部と走行部とエンジンを備え、このエンジンは１つの目標回転速度で運転することを基本とし、このようなエンジンで作業部を直接的に駆動し、走行部はエンジンで流体変速機を駆動し、この流体変速機で駆動する形式の自走式管理機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る自走式管理機の側面図である。
【図２】本発明に係る自走式管理機の駆動系統の原理図である。
【図３】本発明に係る制御部の構成図である。
【図４】図２の別実施例図である。
【図５】図３の別実施例図である。
【図６】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０…自走式管理機、１１…機体、１５…作業部、１８Ｌ、１８Ｒ…走行部としての後輪、２１…エンジン、２２Ｌ、２２Ｒ…流体変速機、３４、４２…エンジンの出力軸、５１…エンジン速度検出手段、５２Ｌ、５２Ｒ…走行速度検出手段、５６…速度比演算部、５７…走行速度レバー、６１…指令値変換部、６２Ｌ、６２Ｒ…変速機制御部、６５Ｌ、６５Ｒ…電動モータ、６６Ｌ、６６Ｒ…電動モータの出力軸、Ｖｓｅｔ…目標回転速度、Ｖａｃｔ…実回転速度、Ｖａｃｔ／Ｖｓｅｔ…速度比、Ｃ１…第１次速度指令値、Ｃ２…第２次速度指令値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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